NO20130250A1

NO20130250A1 - Spindel-ledeanordning for bruk med fluidventilaktuatorer

Info

Publication number: NO20130250A1
Application number: NO20130250A
Authority: NO
Inventors: Bryan Quinn Leger; Trenton Frank Jackson
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2013-02-14
Also published as: EP2606266B1; AR082695A1; RU2013110111A; NO340568B1; RU2583488C2; CN102510966A; AU2011292355A1; CA2808151A1; WO2012024039A1; CA2808151C; MX2013001884A; EP2606266A1; US20120037824A1; CN102510966B; US8955537B2

Abstract

Aktuatorspindel-ledeanordning for bruk med fluidventilaktuatorer som beskrevet. En eksempelaktuatorspindel- ledeanordning omfatter en base med en åpning (310) for å tillate en aktuatorspindel (230) til fluidventilaktuatoren å vippe eller helle inne i basen for å tillate en arm i fluidventilaktuatoren å rotere og et ledeanordningsmottagende område tilgrensende til åpningen til basen. En ledeanordning (304) er koblet til det ledeanordningsmottagende området og ledeanordningen har en bærende overflate (316) for glidbart å gå i inngrep med aktuatorspindelen for å begrense sideveis bevegelse i et membranarrangement relativt til en langsgående akse i åpningen for å forhindre membranarrangementet fra å gripe inn i en innvendig overflate i aktuatorhuset når aktuatorspindelen beveges mellom en første posisjon og en andre posisjon.

Description

SPINDEL-LEDEANORDNING FOR BRUK MED FLUIDVENTILAKTUATORER

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Denne beskrivelsen vedrører generelt fluidventilaktuatorer og mer spesielt, spindel-ledeanordninger for bruk med fluidventilaktuatorer.

BAKGRUNN

Automatiske kontrollventiler slik som for eksempel roterende kontrollventiler blir ofte brukt i prosesskontrollanlegg eller -systemer for å kontrollere strømmen av prosessfluider. En roterende kontrollventil omfatter typisk en aktuator (f.eks. en pneumatisk aktuator, en elektrisk aktuator, en hydraulisk aktuator, osv.) operativt forbundet med en ventilaksel som strekker seg fra den roterende ventilen via en arm. Armen overfører en rettlinjet forflytning av en aktuatorspindel til en roterende forflytning av ventilakselen. Dermed forårsaker rotasjonen av armen at ventilakselen og et strømningskontrollelement (f.eks en skive, ball osv.) koblet til ventilakselen roterer relativt til et ventilsete for å tillate fluidstrøm gjennom ventilen (f.eks. en åpen posisjon) eller begrense fluidstrømmen gjennom ventilen (f.eks. en lukket posisjon). Ved drift kan aktuatorspindelen beveges eller vippe sideveis relativt til en langsgående akse i aktuatorhuset for å muliggjøre at armen roterer. I lukket posisjon overfører aktuatorspindelen et dreiemoment til strømningskontrollelementet via armen slik at strømningskontrollelementet tettende griper inn i ventilsetet for å forhindre fluidstrøm gjennom ventilen.

En roterende ventil anvender ofte en membran- og fjæraktuator. Membranen beveges mellom en første posisjon ved hvilken fjærene er i en opprinnelig eller for-håndsbelastet sammenpresset tilstand (f.eks. når ventilen er i en åpen posisjon) og en andre posisjon ved hvilken fjærene er i fullstendig sammenpresset tilstand (f.eks. når ventilen er i en lukket posisjon). Aktuatoren er utformet for å tillate fjærene å overføres eller forskyves i huset til aktuatoren grunnet iboende sidelastkref-ter dannet av fjærene når fjærene er i sammenpresset tilstand og/eller grunnet at aktuatorspindelen beveges eller vippes relativt til den langsgående aksen når armen roteres. Imidlertid kan slik bevegelse eller forflytning av fjærene forårsake at en membranplate griper inn i en indre overflate i aktuatorhuset, hvilket danner friksjon og/eller krymping, deformasjoner eller andre skader på membranen og reduserer det effektive membranarealet. Å redusere et effektivt membranareal på membranen kan redusere det totale dreiemomentet tilveiebragt av aktuatoren til strømningskontrollelementet når strømningskontrollelementet griper inn i ventilsetet, for derved å redusere ytelsen til fluidkontrollventilen.

SAMMENDRAG

I et eksempel omfatter en aktuatorspindelføring en base med en åpning som tillater av at en aktuatorspindel i fluidventilaktuatoren vipper eller står skjevt i basen for å tillate en arm i fluidventilaktuatoren å rotere og et føringsmottagende område nær-liggende til åpningen i basen. En føring er koblet til det føringsmottagende området og føringen har en lageroverflate som glidbart griper inn i aktuatorspindelen for å begrense sideveis bevegelse av membranarrangementet relativt til en langsgående akse i åpningen for å forhindre at membranarrangementet griper inn i en indre overflate av aktuatorhuset når aktuatorspindelen beveger seg mellom en første og en andre posisjon.

I et annet eksempel omfatter en fluidventilaktuator en membran anbragt i et aktuatorhus for å definere et trykkammer og et fjærkammer. En aktuatorspindel er koblet til membranen via en membranplate ved en første ende av aktuatorspindelen og er koblet til en arm ved en andre ende av aktuatorspindelen. En aktuatorspindel-ledeanordning er anbragt i aktuatorhuset og har en lageroverflate for glidbart å motta aktuatorspindelen slik at den bærende overflaten tilveiebringer en sideveis kraft til aktuatorspindelen for å begrense en sideveis bevegelse av membranen og membranplaten relativt til en langsgående akse i aktuatorhuset for å forhundre membranplaten og membranen fra å gripe inn i en indre overflate av aktuatorhuset ved bruk. Et forspenningselement er anbragt i fjærkammeret slik at forspenningselementet hovedsakelig omslutter aktuatorspindel-ledeanordningen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. la viser en kjent fluidventilaktuator vist med fjærer i en forlastet sammenpresset tilstand. Fig. lb viser den kjente aktuatoren i fig. la vist med fjærer i en helt sammenpresset tilstand. Fig. 2 viser en eksempelfluidventilaktuator realisert med en eksempelaktuatorspindel-ledeanording beskrevet heri. Fig. 3 viser et forstørret tverrsnittsriss av eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen i fig. 2. Fig. 4 viser eksempelfluidventilaktuatoren vist i fig. 3 vist med fjærer i en sammenpresset tilstand. Fig. 5a-5c og 6-8 viser andre eksempelaktuatorspindel-ledeanordninger beskrevet heri. Fig. 9 viser en eksempelaktuatorspindel beskrevet heri som kan brukes for å realisere eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen beskrevet heri.

DETALJERT BESKRIVELSE

Generelt forhindrer eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen beskrevet heri et membranarrangement (f.eks. en membran og/eller en membranplate) i en fluidkontrollventil fra å komme i kontakt med eller gripe inn i en innvendig overflate eller sidevegg i et aktuatorhus for å forhindre nedsatt aktuatorytelse og/eller at membranarrangementet blir skadet under drift. Spesielt kan en eksempelaktuatorspindel-ledeanordning omfatte et hus anbragt i aktuatorhuset som omfatter en åpning eller bærende overflate for glidbart å motta og/eller føre en aktuatorspindel. I et eksempel er i det minste en del av aktuatorspindelføringshuset og/eller den bærende overflaten laget i et lavfriksjonsmateriale slik som for eksempel delrin, polytetrafluoretylen (PTFE), ultrahøy molekylvekt-polyetylen (UHMWPE), osv. for å redusere friksjonen når aktuatorspindelen glir relativt til aktuatorspindel-ledeanordningen. Ved drift tilbyr aktuatorspindel-ledeanordningen en kraft til aktuatorspindelen for å føre og/eller betydelig begrense forskyvning av membranarrangementet relativt til aktuatorhuset for å forhindre at membranarrangementet griper inn i den innvendige sideveggen til aktuatorhuset under et slak med aktuatoren (f.eks. en full slaglengde for aktuatoren).

Fig. la viser et tverrsnittsriss av en kjent fluidventilaktuator eller aktuatorarrangement 100 som kan brukes med for eksempel en roterende fluidventil. Med referanse til fig. la omfatter eksempelfluidventilaktuatoren 100 en aktuator 102 koblet til et hus 104. Aktuatoren 102 omfatter en ramme eller aktuatorhus 106 som fanger en membran 108 mellom en øvre ramme 110 og en nedre ramme 112. Membranen 108 skiller rommet i aktuatorhuset 106 i et trykkontrollkammer 114 som mottar et kontrollert trykk via en innløpsåpning 116 for å forflytte membranen 108. En membranplate 118 kobler membranen 108 til en aktuatorspindel eller membranstag 120 og tilveiebringer en stiv støtte for membranen 108. Et stagendelager 122 kobler aktuatorspindelen 120 til en arm 124 som operativt kobler aktuatorspindelen 120 til et strømningskontrollelement eller strupeelement (f.eks. en kule, skive, plugg osv.) i rotasjonsfluidventilen. Armen 124 mottar en ventilaksel 126 koblet til fluidkontrollelementet til rotasjonsfluidventilen. Armen 124 roterer ventilakselen 126 rundt en akse 128 for å forflytte fluidkontrollelementet relativt til et ventilsete (ikke vist) til rotasjonsfluidventilen for å kontrollere strømmen av prosessfluid gjennom rotasjonsfluidventilen.

Fjærene 130a-c omslutter aktuatorspindelen 120 og er anbragt mellom membranplaten 118 og tilhørende fjærseter 132a-c, som er enhetlig utformete med den nedre rammen 112. Hver av fjærene 130a-c tilveiebringer en forbelastningskraft mot membranplaten 118 for å vende aktuatorstaget 120 og enhver egnet operator (f.eks. et strømningskontrollelemenet i en dreieventil) koblet til aktuatorstaget 120 til en kjent posisjon i fravær av et kontrolltrykk påført membranen 108 via kontrollkammeret 114.

Fig. lb viser fluidventilaktuatoren 100 i fig la med fjærene 130a-c i sammenpresset tilstand. Med referanse til fig. la og lb, mottar fluidventilaktuatoren 100 under drift et kontrollsignal slik som for eksempel trykkluft i kontrollkammeret 114 via innløpsporten 116. Trykkluften forflytter membranen 108 og membranplaten 118 mot fjærene 130a-c. En forflytning av membranen 108 resulterer i en korresponderende rettlinjet forflytning av aktuatorstaget 120. Den rettlinjede forflytningen av aktuatorstaget 120 konverteres til en roterende forflytning av armen 124, hvorved rotasjon av armen 124 forårsaker av ventilakselen 126 og et fluidkontrollelement koblet til ventilakselen 126 roterer til en ønsket vinkelposisjon relativt til et ventilsete for å variere eller kontrollere fluidet som strømmer gjennom en dreieventil. Når membranplaten 118 sammenpresser fjærene 130a.c, beveges aktuatorstaget 120 seg vekk fra den øvre rammen 110 hvilket forårsaker at armen 124 roterer for å bevege fluidkontrollelementet mot et ventilsete. I sammenpresset tilstand som vist i fig. lb, kan aktuatoren 102 overføre et utgangsdreiemoment til et strøm-ningskontrollelement via armen 124 slik at strømningskontrollelementet griper tettende i ventilsetet for å forhindre fluidstrøm gjennom den dreieventilen. Hvis ut-gangsmomentet er utilstrekkelig, kan fluid lekke forbi ventilsetet når ventilen er i den lukkede posisjonen.

Forbindelsen mellom stagendelageret 122 og armen 124 muliggjør eller tillater aktuatorstaget 120 og/eller membranplaten 118 å dreie eller rotere rundt stagendelageret 122, hvilket kan få aktuatorstaget og/eller membranplaten 118 til å helle, vippe eller forskyve seg relativt til en langsgående akse 134 i aktuatoren 102. Membranplatens helling eller vipping kan forårsakes av ujevn last eller sidelast som springer ut fra fjærene når aktuatorstaget 120 og/eller membranplaten 118 vipper eller heller mot aktuatorhuset 106. Som et resultat kan fjærene 130a-c bevege seg, vike unna eller bøye seg når fjærene 130a-c sammenpresses eller beveges gjennom en slaglengde (f.eks. en hel slaglengde).

Videre kan fjærene 130a-c ha et lengde-til-diameterforhold som i seg selv forårsaker at fjærene 130a-c bøyes under last. I ethvert tilfelle, hvis fjærene 130a-c ikke er i stand til å forbli rette under last, kan membranplaten 118 beveges ut av senter relativt til den langsgående aksen 134, hvilket gjør at membranplaten 118 kommer i kontakt med en innvendig overflate 136 i aktuatorhuset 106. For eksempel kan membranplantens helling eller vipping gjøre slik at membranplaten 118 kommer i kontakt med den innvendige overflaten 136 til aktuatorhuset 106 når aktuatoren 102 er i posisjonen vist i fig. la, posisjonen vist i fig. lb og/eller når aktuatoren 102 beveges mellom posisjonen vist i fig. la og posisjonen vist i fig. lb. Slik kontakt danner friksjon og/eller kan få membranplaten 118 til å korrugere eller deformere membranfoldingen, hvilket reduserer det effektive membranarealet. En membranplate som er skadet eller en membran som er skadet eller har et relativt mindre membranareal reduserer betydelig ytelsen til en fluidkontrollventil siden nettoutgangsmomentet til armen 124 og dermed strømningskontrollelementet til dreieventilen reduseres betydelig. I noen tilfeller kan et utilstrekkelig utgangs- eller tetningsmoment forhindre et strømningskontrollelement fra tettende å gripe inn i et ventilsete, for derved å forårsake fluid lekkasje forbi ventilsetet når fluidventilen er i en lukket posisjon.

Fig. 2 er et tverrsnittsriss av en fluidventilaktuator eller aktuatorarrangement 200 som er realisert med en eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 202 beskrevet heri. Fig. 2 viser en aktuator 200 i en første posisjon eller null prosent slaglengde-posisjon 204 (f.eks. en opprinnelig eller forspent sammenpresset tilstand for forspenningselementene 246a-c). Med referanse til fig. 2, omfatter eksempelfluidventilaktuatoren 200 en aktuator 206 koblet til et hus 208. Aktuatoren 206 omfatter et hus 210 som griper en membran 212 mellom en øvre ramme 214 og en nedre ramme 216. De øvre og nedre rammene 214 og 216 er koblet sammen med et antall gjengede festemidler 218 adskilt langs en utvendig kant av aktuatorhuset

210. Membranen 212 skiller rommet i aktuatorhuset 210 i et trykkontrollkammer 220 tilgrensende en første side 222 av membranen 212 og et fjæringskammer 224 tilgrensende en andre side 226 av membranen 212. En membranplate 228 kobler membranen 212 til en aktuatorspindel eller membranstag 230 og gir en stiv støtte for membranen 212. Aktuatorspindelen 230 omfatter en første ende 232 med en innvendig gjenget boring 234 som mottar et festemiddel 236 (f.eks. en hodeskrue) for å koble membranplaten 228 til aktuatorspindelen 230. En andre ende 238 av aktuatorspindelen 230 er roterbart koblet til en arm 240 via et stagendelager 242. Armen kobler operativt aktuatorspindelen 230 til en ventilaksel 244 i en dreieventil (ikke vist) for å drive et fluidkontrollelement eller strupeelement (f.eks. en kule, en skive, en plugg, osv.) i dreieventilen.

For spenningselementer 246a-c (f.eks. fjærer) er anbragt i fjøringskammeret 224 mellom membranplaten 228 og tilhørende fjærseter eller -seteoverflater 248a-c og omslutter aktuatorspindelen 230 og aktuatorspindel-ledeanordningen 202. Mer spesielt omslutter forspenningselementene 246a aktuatorspindel-ledeanordningen202 og aktuatorspindel-ledeanordningen 202 omfatter en første åpnings- eller bæreflate 250 for glidbart å motta aktuatorspindelen 230 når aktuatoren beveger aktuatorspindelen 230 langs en langsgående akse 252i fluidventilaktuatoren 200. Når anbragt i aktuatorhuset 210, tilveiebringer forspenningselementene 246a-c en for-håndsbelastning for å holde aktuatorspindel-ledeanordningen 202 i aktuatorhuset 210.

Fig. 3 viser eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen 202 i fig. 2. Med referanse til fig. 2 og 3 omfatter aktuatorspindel-ledeanordningen 202 en base 302 dannet av et første materiale og en ledeanordning 304 laget av et annet materiale forskjellig fra det første materialet. Basen 32 er et rørformet legeme 306 med et fjæringssete eller -flens 308 som griper inn i seteoverflaten 248a til aktuatorhuset 21. Forspenningselementet 246a griper inn i eller klemmer flensen 30 mellom forspenningselementet 246a og seteoverflaten 248a og forspenningselemenet 246 omslutter hovedsakelig basen 302. Basen 302 omfatter også en åpning 310 som er dimensjo-nert for å tillate aktuatorstaget 230 å vippe eller helle inne i basen 302 under drift. Base 302 kan ha enhver egnet lengde eller høyde slik som for eksempel en lengde som er i det minste større enn halve lengden til forspenningselementet 246a, en lengde som er i det minste større enn en tredjedel av lengden til forspenningselementet 246a, eller enhver annen egnet lengde. Basen 302 kan lages i høyfast stål (f.eks. rustfritt stål), en plast (f.eks. en hard plast) eller ethvert annet egnet materiale og kan lages ved maskinering, støping eller enhver egnet(e) prosess(er).

Ledeanordningen 304 er et deksel eller en toppdel 312 som avtagbart er koblet til basen 32. Ledeanordningen 304 omfatter en åpning 314 for glidbart å gripe inn i eller motta aktuatorspindelen 23 for å føre aktuatorspindelen 230 relativt til den langsgående aksen 252. Spesielt er diameteren til åpning 314 er noe større enn diameteren til en utvendig overflate til aktuatorspindelen 230 for å tillate aktuatorspindelen å gli derigjennom, men er mindre enn diameteren til åpningen 314 til basen 302. I dette eksempelet omfatter åpningen 314 en flate eller bærende overflate 316 som er hovedsakelig parallell med den langsgående aksen 252 (f.eks. en hovedsakelig rett åpning). Imidlertid, i andre eksempler, som beskrevet under, kan flaten 316 til åpningen 314 ha en krum profil eller tverrsnittsform eller kan ha enhver annen egnet form eller profil.

Ledeanordningen 304 omfatter en ringformet utsparing 318 som definerer en flens 320 og et legeme 322 i ledeanordningen 304. Når koblet til basen 302, er i det minste en del 324 av legemet 322 anbragt inne i åpningen 310 til basen 302 og flensen 320 griper inn i en øvre kant eller overflate 326 til basen 302. Basen 302 og ledeanordningen 304 omfatter en flerhet åpninger 328a-b for å motta tilhørende plugger 330a-b (f.eks. valsetapper) for å koble eller feste ledeanordningen 304 og basen 302. I andre eksempler kan toppdelen 312 være integrert utformet med legemet 302 som et enhetlig stykke eller struktur. Ledeanordningen 304 kan være laget i et lavfriksjonsmateriale slik som for eksempel Delrin, polytetrafluoretylen (PTFE), ultrahøy-molekylvekt-polyetylen (UHMWPE) og kan være laget ved maskinering eller enhver annen egnet prosess(er). Dermed påfører ledeanordingen 304 en kraft på aktuatorspindelen 230 for å føre aktuatorspindelen 230 når aktuatorene glir eller beveger seg gjennom åpningen 314 med relativt lav (f.eks. ubetydelig) friksjon.

Fig. 4 viser eksempelfluidventilaktuatoren 200 i fig. 2 i en andre posisjon eller ett-hundreprosent slagposisjon 40 (f.eks. en tilstand i hvilken forspenningselementene 246a-c er helt sammenpresset). Med referanse til fig. 2-4, under drift, blir et kontrollsignal slik som for eksempel trykkluft tilført til trykkammeret 22 via en innløps-åpning 402 for å forflytte membranen 212. En trykkforskjell over membranen 212 tilveiebragt av kontrolluft og forspenningselementene 246a-c beveger membranen 212 langs den langsgående aksen 252. Dermed, i dette eksempelet, vil en kraft påført på den første siden 222 til membranen 212 som er større enn kraften påført av forspenningselementene 246a-c på den andre siden 226 av membranen 212 gjøre slik at membranen 212 beveger seg vekk fra den øvre rammen 214. Trykkluften forflytter membranen 212 og membranplaten 228 mot forspenningselementene

246a-c og forflytningen av membranen 212 resulterer i en korresponderende rettlinjet forflytning av aktuatorspindelen 230. Den rettlinjede forflytningen av aktuatorspindelen 230 konverteres til en rotasjonsbevegelse for armen 240, hvilket får ventilakselen 244 og et fluidkontrollelement til å rotere til en ønsket vinkelposisjon relativ til et ventilsete (ikke vist) for å variere eller styre fluidet som strømmer gjennom et ventillegeme (ikke vist) i en dreieventil koblet til aktuatoren 206. For eksempel kan aktuatoren 206 variere posisjonen til fluidkontrollelementet mellom en helt åpen eller maksimal strømningshastighetsposisjon ved hvilken strømnings-kontrollelementet er i en avstand fra eller skilt fra ventilsetet for å tillate at fluid strømmer gjennom ventilen f.eks. nullprosent slagposisjon 204 vist i fig. 2) og en lukket posisjon for å forhindre fluid fra å strømmen gjennom ventilen (f.eks. ett-hundreprosent slagposisjonen 400 vist i fig. 4).

Når aktuatoren beveger seg mellom posisjonen 204 i fig. 2 og posisjonen 400 i fig. 4 tillater stagendelageret 242 aktuatorspindelen 230 og dermed membranplaten 228 å dreie eller rotere rundt den andre enden 238 når aktuatorspindelen 230 får armen 204 til å rotere. Til gjengjeld kan membranplaten 228 og/eller aktuatorspindelen 230 dreie eller forflytte seg relativt til den langsgående aksen 252. Slik bevegelse av membranplaten 228 og/eller aktuatorspindelen 230 kan forårsake at forspenningselementene 246a-c belastes ujevnt, hvilket får forspenningselementene 246a-c til å beveges, bøyes eller forflyttes i aktuatorhuset 210.

Imidlertid, som vist i fig. 4, fører eller glidbart rører aktuatorspindel-ledeanordningen 202 aktuatorstaget 230 for hovedsakelig å begrense vipping eller helling av membranplaten 228 relativt til den langsgående aksen 252 når aktuatorstaget 230 beveges mellom posisjonene 204 og 400. Dermed innskrenkes, begrenses eller reduseres translasjonsbevegelsen til aktuatorstaget 230 i en sideveis retning relativt til den langsgående aksen 252 for å forhindre membranplaten 228 fra å gripe inn i eller komme i kontakt med en innvendig overflate 404 til aktutorhuset

210. Med andre ord griper eller mottar ledeanordningen 304 glidbart aktuatorspindelen 230 når aktuatorspindelen 230 beveges mellom posisjon 204 i fig. 2 og posisjon 400 i fig. 4 og tilveiebringer en tilstrekkelig sideveis kraft generelt vist ved pil 406 som er hovedsakelig vinkelrett på den langsgående aksen 252 for å føre eller hovedsakelig sentrere aktuatorspindelen 230 og/eller membranplaten 228 relativt til den langsgående aksen 252. Spesielt griper den bærende overflaten eller flaten 316 til åpningene glidbart inn i aktuatorspindelen 230 og overfører den sideveis kraften 406 vinkelrett til den langsgående aksen 252 for å begrense enhver vipping eller helling av membranplaten 228 for å forhindre membranplaten 228 fra å gripe

inn i eller komme i kontakt med den innvendige overflaten 404 til aktuatorhuset 210. I tillegg setter åpningen 310 til basen 302 aktuatorspindelen 230 i stand til å vippe eller helle inne i basen 302 for å rotere armen 240. Dermed tillater aktuatorspindel-ledeanordningen 202 aktuatorspindelen 230 og membranplaten 228 å vippe når aktuatorspindelen 230 roterer armen 240, men aktuatorspindel-ledeanordningen 202 begrenser vippebevegelsen til membranplaten 228 og/eller aktuatorspindelen 230 for å forhindre at membranplaten 228 griper inn i den innvendige overflaten 404 til aktuatorhuset 210.

Når kontrollfluid fjernes eller uttømmes fra trykkammeret 220, tilveiebringer hvert av forspenningselementene 246a-c en forspenningskraft mot membranplaten 228 for å føre aktuatorspindelen 230 og enhver egnet operator (f.eks. et strømnings-kontrollelement til en dreieventil) koblet til aktuatorspindelen 230 til en kjent posisjon i fravær av et kontrolltrykk påført på membranen 212 (f.eks. posisjonen 204 vist i fig. 2). Aktuatorspindel-ledeanordningen 202 fører aktuatorspindelen 230 når membranen 212 beveges til posisjonen204 i fig. 2.

Fig. 5a-5c viser en annen eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 500 beskrevet heri som kan brukes for å realisere eksempelfluidventilaktuatoren 200 i fig. 2 og 4. Eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen 500 omfatter en base 502 laget i et førs-te materiale og en ledeanordning 504 laget i et andre materiale forskjellig fra det første materialet. Basen 502 omfatter et utspring, flens eller fjæringssete 506 som griper inn i en overflate av aktuatorhuset (f.eks. seteoverflaten 248a i fig. 2 og 4). Basen 502 er et sylindrisk formet eller rørformet element med en åpning 508 for glidbart å motta en aktuatorspindel. Som vist omfatter en øvre ende 510 til basen 502 åpninger 512. Basen 502 kan være laget i et metall (f.eks. rustfritt stål), en hard plast eller ethvert annet materiale egnet til å tilføre styrke og stabilitet til ledeanordningen 504.

Ledeanordningen 504 omfatter åpninger 514 som retter inn med tilordnede åpninger 512 ved den øvre enden 510 til bane 502 for å motta festemiddel 516 som kobler ledeanordningen 504 og basen 502. Ledeanordningen 504 omfatteren åpning 518 som glidbart griper inn i en aktuatorspindel når aktuatorspindelen beveges mellom en første posisjon og en andre posisjon (f.eks. de første og andre posisjonene 204 og 400 i fig. 2 og 4). Åpningen 518 har en bæreflate eller overflate 520 som har en krum tverrsnittsform 522 med en første krumningsradius 522a eller en andre krumningsradius 522b som vist på den venstre delen av ledeanordningen 504 i fig. 5b. Alternativt kan bæreflaten eller overflaten 520 ha en faset åpning 524 som vist på høyre side i fig. 5b. Slike tverrsnittformer kan brukes for å redusere friksjonen mellom en aktuatorspindel og ledeanordningen 504 ved bruk av aktuatoren. I ytterligere andre eksempler, kan bæreflaten eller overflaten 520 ha enhver annen egnet tverrsnittsform som reduserer friksjon mellom en aktuatorspindel og ledeanordningen. Ledeanordningen 504 kan lages i et lavfriksjonsmateriale slik som for eksempel Delrin, polytetrafluoretylen (PTFE), ultrahøy-molekylvekt-polyetylen (UHMWPE) og kan være laget ved maskinering eller enhver annen egnet(e) pro-sess (er).

Fig. 6 viser en annen eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 600 beskrevet heri. Aktuatorspindel-ledeanordningen 600 omfatter en base 602 laget i et første materiale og en ledering 604 laget i et andre materiale. I dette eksempelet omfatter basen 602 en første åpning 606 og en andre åpning 608 i et faset eller konusformet stykke 610. Den andre åpningen 608 har en diameter som er større enn diameteren til den første åpningen 606 for å sette aktuatorspindelen i stand til å vippe eller helle inne i basen 602 ved drift. Basen 602 omfatter også en ledeanordningsmottagende del 612 ved en øvre ende 614 til basen 602 tilgrensende den første åpningen 606 som omfatter et ringformet spor eller fordypning for å motta lederingen 604. Som vist, omfatter basen 602 seteoverflater 618 a og 618b for å motta forspenningselementer 620a og 620b (f.eks. fjærer) i en aktuator. I dette eksempelet er basen 602 en enhetlig struktur som kan lager i stål, polyetylen eller ethvert annet egnet(e) materiale(r).

I dette eksempelet er lederingen 604 laget av polytetrafluoretylen (PTFE). Lederingen 604 har en åpning 622 som er der for å glidbart motta en aktuatorspindel (f.eks. diameteren til åpningen 622 er noe større enn en diameter av en utvendig overflate av aktuatorspindelen) når aktuatorspindel-ledeanordningen 600 er koblet til en aktuator (f.eks. aktuatoren 206 i fig. 2 og 4). Lederingen omfatter en bæreflate eller overflate 624 som er der for glidbart å være i inngrep med en aktuatorspindel og overfører en hovedsakelig sideveis kraft til aktuatorspindelen relativt til en akse 626. Som vist har flaten 624 en hovedsakelig rett del 628 og en faset kant 630. Imidlertid, i andre eksempler kan flaten 624 ja enhver annen egnet form eller profil. Lederingen 604 er koblet på innsiden av sporet 616 via en snepp-pasning eller en slipp-pasning. Diameteren til tykkelsesforholdet til lederingen 604 tillater lederingen 604 å deformere ved tilpasning av lederingen 604 i sporet 606 under montering av lederingen 604 og basen 602.

Ved drift griper eller mottar lederingen 604 glidbart en aktuatorspindel når aktuatorspindelen beveges mellom en første posisjon og en andre posisjon og tilveiebringer en hovedsakelig sidekraft vinkelrett på aksen 626 for å lede eller hovedsakelig rette inn en aktuatorspindel og/eller en membranplate relativt til aksen 626. Spesielt griper flaten 624 inn i aktuatorspindelen og overfører en sidekraft vinkelrett på aksen 626 for å forhindre en membranplate fra å gripe inn i eller komme i kontakt med en innvendig overflate av et aktuatorhus. I tillegg muliggjøre den andre åpningen 608 til basen 602 at aktuatorspindelen kan vippe eller helle inne i basen 602 som behøvd for å tillate en arm i aktuatoren å rotere.

Fig. 7 viser en annen eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 700 beskrevet heri som kan brukes i anvendelser som krever et relativt stort antall sykler og/eller relativt store lastapplikasjoner. I dette eksempelet omfatter aktuatorspindel-ledeanordningen 700 en base 702 og en ledeanordning 704. Basen 702 har et vink-let eller avfaset stykke 706. Basen 702 omfatter også en gjenget del 708 som rager ut fra en øvre overflate 710 på basen 702. Den gjengede delen 708 mottar gjeng-bart et gjenget deksel eller topp 712 for å romme eller koble ledeanordningen 704 til basen 702. Dekselet 712 og basen 702 definerer eller danner et spor eller ledeanordningsmottagende område 714 for å motta ledeanordningen 704 når dekselet 712 er koblet til basen 702. Basen omfatter også seteoverflater 716a og 716b som mottar forspenningselementer 718a og 718b. Basen 702 kan lages av stål (f.eks. rustfritt stål), en hard plast (f.eks. UHMWPE) eller ethvert annet egnet materiale.

I dette eksempelet har ledeanordningen 704 en leppe eller låsedel 720 og en åpning 722 som definerer en aktuatorspindelinngrepsoverflate, bæreflate eller overflate 724 for glidbart å motta aktuatorspindelen. Leppen 720 er anbragt inne i sporet 714 og er fanget mellom dekselet 712 og den øvre overflaten 710 til basen 702 når dekselet 712 er koblet til basen 702. Som vist omfatter flaten 724 en krum profil. Imidlertid i andre eksempler kan flaten 724 omfatte en avfaset profil, en hovedsakelig rett profil eller enhver annen egnet profil. Ledeanordningen er for eksempel laget i et keramisk materiale, et metall med høyfaste egenskaper eller ethvert annet materiale med høyfaste egenskaper og/eller relativt høy motstand mot slitasje. I noen eksempler kan et klebemateriale tilveiebringes til en aktuatorspindel og/eller ledeanordning for ytterligere å redusere friksjonen når en aktuatorspindel glidbart går i inngrep med flaten 724 til ledeanordningen 704.

Fig. 8 viser ytterligere en annen eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 800 beskrevet heri som kan brukes for eksempel i anvendelser som involverer et relativt høyt antall sykler og gode egenskaper for lang levetid og slitasje, for eksempel kan en eksempelaktuatorspindel-ledeanordning 800 være laget av metal (f.eks. høyfast stål), en legering eller andre høyfaste materiale med høyfaste egenskaper. Som vist omfatter eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen 800 en base 802 og en ledeanordning integrert utformet som et enhetlig strukturelt stykke. Som vist har basen 802 et stykke 806 med en konisk eller avfaset utformet profil. I andre eksempler kan basen 802 ha en rørformet eller enhver annen egnet form eller struktur. Basen 802 kan også omfatte seteoverflater 808a og 808b for å motta forspenningselementer 810a og 810b.

Ledeanordningen 804 er ved en øvre ende 812 av stykket 806 og omfatter en førs-te åpning 814 med en diameter som er mindre enn en diameter til en andre åpning 816 i basen 802. Diameteren til ledeanordningen 804 er større enn en diameter til en utvendig overflate til en aktuatorspindel og ledeanordningen er for glidbart å motta en aktuatorspindel. Den andre åpningen 816tillater en aktuatorspindel å vippe eller helle inne i basen 802 for å tillate en arm av en aktuator å rotere. Som vist definerer den første åpningen 814 en bæreflate eller overflate 818 som glidbart skal kunne gå i inngrep med aktuatorspindelen. Flaten 818 kan omfatte en avfaset eller avrundet overflate for å redusere friksjon mellom åpningen 814 (f.eks. laget av metall) og en aktuatorspindel (f.eks. laget av metall). I tillegg kan et klebemiddel tilveiebringes på en aktuatorspindel eller flaten 818 til ledeanordningen 814 for ytterligere å redusere friksjon under drift.

Fig. 9 viser en eksempelaktuatorspindel 900 som kan brukes for å realisere eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen beskrevet heri. I motsetning til ledeanordning-ene 202, 500, 600, 700, 800, er aktuatorspindelen 900 realisert med relativt lav

friksjonsmateriale eller hylse 902 anbragt langs eller koblet til en utvendig overflate 904 til aktuatorspindelen 900. For eksempel kan aktuatorspindelen 900 brukes med aktuatorspindel-ledeanordningen 800 vist i fig. 8. I et ytterligere annet eksempel kan aktuatorspindelen 900 brukes med aktuatorspindel-ledeanordningen 600 i fig.

6. I dette eksempelet kan lederingen 604 fjernes fra basen 602.

Gylsen 902 er laget i et lavfriksjonsmateriale slik som for eksempel Delrin, UHMWPE, osv. Ved drift griper hylsen 902 inn i en første åpning (f.eks. åpningen 606 i fig. 6 eller åpningen 814 i fig. 8) eller en flate (f.eks. flaten 814 i fig. 8) til en base eller aktuatorspindel-ledeanordning når aktuatorspindelen 900 beveges mellom en første posisjon og en andre posisjon under drift. Hylsen 902 reduserer friksjon mellom aktuatorspindelen 900 og en aktuatorspindel-ledeanordning nåraktua- torspindelen 900 beveges inne i aktuatorhuset. Alternativt i noen eksempler, i ste-det for hylsen 902, kan aktuatorspindelen 900 omfatte en flerhet remser eller bånd anbragt i sporene langs den utvendige overflaten 904 til aktuatorspindelen 900 som skal gå i inngrep med en aktuatorspindel-ledeanordning.

Eksempelaktuatorspindel-ledeanordningen beskrevet heri kan bli fabrikkmontert og/eller modifiseres til eksisterende ventiler i anlegg. For eksempel kan en aktuatorspindel-ledeanordning beskrevet heri bygges inn i en eksisterende aktuator slik som forfor eksempel fluidventilaktuatoren 100 i fig. la.

Selv om visse anordninger har blitt beskrevet heri, er omfanget av dekningen til dette patentet ikke begrenset dertil. Tvert i mot, dette patentet alle anordninger som rimelig faller innen omfanget av de vedlagte krav, enten bokstavelig eller under ekvivalensdoktrinen.

Claims

1. En aktuatorspindel-ledeanordning for bruk med en fluidventilaktuator omfattende: en base med en åpning som tillater en aktuatorspindel i fluidventilaktuatoren å vippe eller helle inne i basen for å tillate en arm i fluidventilaktuatoren å rotere; et ledeanordningsmottagende område tilgrensende til åpningen i basen, og en ledeanordningen koblet til det ledeanordningsmottagende området, ledeanordningen har en bæreflate for glidbart å gripe inn i aktuatorspindelen for å begrense sideveis bevegelse av et membranarrangement relativt til en langsgående akse i åpningen for å forhindre membranarrangementet fra å gå i inngrep med en innvendig overflate av et aktuatorhus når aktuatorspindelen beveges mellom en første posisjon og en andre posisjon.

2. En spindel-ledeanordning ifølge krav 1, hvori åpningen har en diameter som er større enn en diameter til den bærende overflaten.

3. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori basen og det ledeanordningsmottagende området er integrert utformet som et enhetlig stykke eller struktur.

4. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori ledeanordningen omfatter et deksel med et stykke og en flens, hvori minst en del av stykket er opptatt i åpningen og flensen skal gå i inngrep med en øvre overflate av basen når ledeanordningen er koblet til basen.

5. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori det ledeanordningsmottagende området omfatter minst en åpning med en akse som er vinkelrett på den langsgående aksen til åpningen, og hvori den minst ene åpningen er tilgrensende til en øvre overflate av basen.

6. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori stykket til kapselen omfatter minst en åpning som er på linje med den minst ene åpningen til basen for å motta en stift for å koble ledeanordningen til basen.

7. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori den øvre overflaten til det ledeanordningsmottagende området omfatter minst en åpning med en akse som er parallell med den langsgående aksen til åpningen.

8. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori flensen til ledeanordningen omfatter minst en åpning som er på linje med den minst ene åpningen til det ledeanordningsmottagende området for å motta et festemiddel for å koble ledeanordningen til basen.

9. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori det ledeanordningsmottagende området omfatter et ringformet spor for å motta ledeanordningen.

10. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori ledeanordningen omfatter en elastomerisk ring anbragt i det ringformede sporet i det ledeanordningsmottagende området.

11. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori det ledeanordningsmottagende området omfatter en utragende gjenget del tilgrensende en øvre overflate av basen.

12. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori det ledeanordningsmottagende området mottar en gjenget deksel for å koble ledeanordningen og basen.

13. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori ledeanordningen omfatter en ring laget i et keramisk materiale.

14. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori basen er laget i et første materiale og ledeanordningen er laget i et andre materiale forskjellig fra det første materialet.

15. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori det førs-te materialet omfatter et metall og det andre materialet omfatter en plast.

16. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori basen omfatter en bæreoverflate eller flens.

17. En spindel-ledeanordning ifølge et av de foregående kravene, hvori bæreoverflaten til ledeanordningen haren krum tverrsnittsform.

18. En fluidventilaktuator omfattende: en membran anbragt i aktuatorhuset for å definere et trykkammer og et fjæringskammer; en aktuatorspindel koblet til membranen via en membranplate ved en første ende av aktuatorspindelen og koblet til en arm ved en andre ende av aktuatorspindelen; en aktuatorspindel-ledeanordning anbragt i aktuatorhuset og med en bære-overglate for glidbart å motta aktuatorspindelen, hvori bæreoverflaten tilveiebringer en sidekraft til aktuatorspindelen for å begrense en sideveis bevegelse av membranen og membranplaten relativt til en langsgående akse i aktuatorhuset for å forhindre membranplaten og membranen fra å gripe inn i en innvendig overflate av aktuatorhuset under drift; og et forspenningselement anbragt i fjæringskammeret slik at forspenningselementet hovedsakelig omslutter aktuatorspindel-ledeanordningen.

19. En spindel-ledeanordning ifølge krav 18, hvori aktuatorspindel-ledeanordningen omfatter: en base med en første åpning for å tillate aktuatorspindelen å vippe eller helle inne i basen for å tillate armen til fluidventilaktuatoren å rotere; og en ledeanordning koblet til basen og med en andre åpning som definerer bæreoverflaten.

20. En spindel-ledeanordning ifølge krav 18 eller 19, hvori basen er laget i metall og ledeanordningen er laget i plast.

21. En aktuatorspindel-ledeanordning for bruk med en fluidventilaktuator omfattende: midler for å lede en aktuatorspindel til å begrense sideveis bevegelse av et membranarrangement relativt til en langsgående akse til aktuatorhuset for å forhindre membranarrangementet fra å gripe inn i en innvendig overflate av aktuatorhuset under drift; midler for å ståtte midlene for å lede inne i aktuatorhuset; og midler for å tillate aktuatorspindelen å vippe eller helle i midlene for å støtte for å tillate armen å rotere.

22. En aktuatorspindel-ledeanordning ifølge krav 21, videre omfattende midler for å redusere friksjon mellom midlene for å lede og aktuatorspindelen når aktuatorspindelen beveges gjennom en slaglengde.

23. En aktuatorspindel-ledeanordning ifølge krav 21 eller 22, videre omfattende midler for å koble midlene for å støtte og midlene for å lede.